TW202102930A - 結構光投射模組、深度相機和電子裝置 - Google Patents

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Abstract

一種結構光投射模組，包括一驅動件，連接所述驅動件的一光學元件，所述驅動件用於驅動所述光學元件旋轉，所述光學元件用於投射鐳射。本發明藉由在結構光投射模組增加一個可旋轉的驅動件，從而避免了使用多個光學元件，有利於減少結構光學投射模組的整體尺寸，同時，本發明提供的結構光投射模組具有結構簡單、製造成本低的特點。另外，本發明還提供了一種深度相機及電子裝置。

Description

結構光投射模組、深度相機和電子裝置
本發明涉及結構光投射模組、深度相機和電子裝置。
結構光投射模組從應用在智慧手機上開始，人們便對3D感測、人臉識別、增強現實技術等領域關注有加。當前對於需要前後3D結構感測的應用，通常的做法是在手機前端及後端分別安裝結構光投射元件，而這導致結構光投射模組整體尺寸變大，組裝制程增加，成本費用上升。
本發明的目的在於提供一種結構簡單、尺寸小且能夠實現朝多個方向投射結構光的結構光投射模組。
另，本發明還提供一種深度相機。
另，本發明還提供一種電子裝置。
一種結構光投射模組，包括一驅動件，連接所述驅動件的一光學元件，所述驅動件用於驅動所述光學元件旋轉，所述光學元件用於投射鐳射。
進一步地，所述光學元件包括一座體，所述座體朝向所述驅動件的一側凸出形成有一凸柱體，所述凸柱體為非旋轉體。
所述驅動件包括與所述凸柱體相對應一轉軸，所述轉軸用於輸出所述驅動件的旋轉動力，且所述轉軸包括朝向所述凸柱體的一端面，所述端面向內凹陷形成有與所述凸柱體形狀大小相同的一收容槽，所述凸柱體收容於所述收容槽內使得所述驅動件與所述座體相連接。
進一步地，所述結構光投射模組還包括一第一板體，所述第一板體的一側固定所述座體，所述第一板體包括一承載板及設於所述承載板上的一第一電路板，所述第一電路板包括一鐳射光源，所述鐳射光源用於產生鐳射。
進一步地，所述光學元件還包括從所述鐳射光源一側向物體一側依次設置的一準直元件及一光學繞射元件，且所述準直元件及所述光學繞射元件依次收容於所述座體內，所述準直元件用於將從所述鐳射光源發射的發散鐳射光線變成平行的鐳射光線，所述光學繞射元件用於將從所述準直元件射出的平行的鐳射光線進行繞射。
進一步地，所述光學元件還包括設於所述光學繞射元件的遠離所述鐳射光源的一透明導電膜，所述透明導電膜具有電阻屬性，且所述透明導電膜的電阻的大小隨著透過其結構光的強弱發生改變，所述透明導電膜電性連接所述第一電路板。
進一步地，所述座體還包括設於其外表面的導電層，所述導電層的一端與所述透明導電膜電性連接，另一端與所述第一電路板電性連接，從而，所述透明導電膜可將投射到物體的結構光強弱的信號轉化為電信號。
進一步地，所述結構光投射模組還包括一第二板體及撓性連接所述第二板體及所述第一板體的一連接部，所述第二板體包括另一承載板及設於所述另一承載板上的一第二電路板，所述第二電路板與所述承載板相背的一側設有一連接器，所述連接器用於將所述結構光投射模組與外部電路電性連接，所述連接部包括至少一導線，所述導線的兩個端部分別與所述第一電路板、所述第二電路板電性連接，所述導線除端部以外的部分纏繞在所述轉軸外。
一種深度相機，包括如上所述的結構光投射模組、與結構光投射模組對應的投射視窗、一圖像採集器和與所述圖像採集器對應的採集視窗，所述結構光投射模組用於藉由所述投射視窗向目標空間投射結構光，所述圖像採集器用於藉由所述採集視窗採集從所述目標空間反射的鐳射圖案。
進一步地，所述深度相機還包括處理器，所述處理器用於控制所述鐳射光源發射鐳射、及控制所述圖像採集器採集從所述目標空間反射的鐳射圖案，同時，所述處理器還用於依據所述透明導電膜回饋的電信號及安全標準及時調整從所述鐳射光源發射的鐳射強度或關閉鐳射發射。
一種電子裝置，包括如上所述的深度相機和一殼體，所述深度相機設置在殼體內並從所述殼體露出。
本發明藉由在結構光投射模組增加一個可旋轉的驅動件，從而避免了使用多個光學元件，有利於減少結構光學投射模組的整體尺寸，同時，本發明提供的結構光投射模組具有結構簡單、製造成本低的特點。
下面將結合具體實施例附圖1-6對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施方式僅是本發明一部分實施方式，而不是全部的實施方式。基於本發明中的實施方式，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施方式，都屬於本發明保護的範圍。除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在於限制本發明。
在本發明的實施方式的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“後”、“左”、“右”、“豎直”、“水準”、“頂”、“底”、“內”、“外”、“順時針”、“逆時針”等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明的實施方式和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的實施方式的限制。此外，術語“第一”、“第二”僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個所述特徵。在本發明的實施方式的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。
請一併參見圖1、圖2及圖3，一種結構光投射模組100，包括一驅動件10，連接所述驅動件10的一光學元件20，所述驅動件10用於驅動所述光學元件20旋轉，所述光學元件20用於投射鐳射。藉由驅動件10驅動所述光學元件20旋轉，實現用一個光學元件20朝多個方向投射鐳射，從而避免了使用多個光學元件20，有利於減少結構光投射模組100的整體尺寸，同時，本發明提供的結構光投射模組100具有結構簡單、製造成本低的特點。
在本實施例中，所述光學元件20包括一座體21，所述座體21大致呈方形，所述座體21朝向所述驅動件10的一側凸出形成有一凸柱體211（參見圖3），所述凸柱體211為非旋轉體；所述驅動件10包括與所述凸柱體211相對應一轉軸11，所述轉軸11用於輸出所述驅動件10的旋轉動力，且所述轉軸11包括朝向所述凸柱體211的一端面111，所述端面111向內凹陷形成有與所述凸柱體211形狀大小相同的一收容槽1111，所述凸柱體211收容於所述收容槽1111內使得所述驅動件10與所述座體21相連接。
在本實施例中，所述驅動件10為步進馬達，在其它實施例中，所述驅動件10可以是各種能夠提供旋轉動力的裝置，如伺服電機等。
請一併參見圖3及圖4，在本實施例中，所述結構光投射模組100還包括一第一板體30，所述第一板體30的一側固定所述座體21。所述第一板體30包括一承載板31及設於所述承載板31上的一第一電路板32，所述第一電路板32包括一鐳射光源321，所述鐳射光源321用於產生鐳射。進一步地，所述光學元件20還包括從所述鐳射光源321一側向物體一側依次設置的一準直元件23及一光學繞射元件25，且所述準直元件23及所述光學繞射元件25依次收容於所述座體21內，所述準直元件23用於將從所述鐳射光源321發射的發散鐳射光線變成平行的鐳射光線，所述光學繞射元件25用於將從所述準直元件23射出的平行的鐳射光線進行繞射，將平行的鐳射光線變成投射在物體上的具有特定繞射圖樣的結構光。
在本實施例中，所述光學元件20還包括設於所述光學繞射元件25的遠離所述鐳射光源321的一透明導電膜27，所述透明導電膜27具有電阻屬性，且所述透明導電膜27的電阻的大小隨著透過其結構光的強弱發生改變。所述座體21還包括設於其外表面的導電層212，所述導電層212的一端與所述透明導電膜27電性連接，另一端與所述第一電路板32電性連接，從而，所述透明導電膜27可將投射到物體的結構光強弱的信號轉化為電信號，實現對從所述結構光投射模組100發射的鐳射的強弱監控。
在本實施例中，所述結構光投射模組100還包括一第二板體40及撓性連接所述第二板體40及所述第一板體30的一連接部50。所述第二板體40包括另一承載板31及設於所述另一承載板31上的一第二電路板41，所述第二電路板41與所述另一承載板31相背的一側設有一連接器411，所述連接器411用於將所述結構光投射模組100與外部電路（圖未示）電性連接。所述連接部50包括至少一導線51，所述導線51的兩個端部511分別與所述第一電路板32、所述第二電路板41電性連接，所述導線51除所述端部511以外的部分纏繞在所述轉軸11外，將部分所述導線51纏繞在所述轉軸11外有利於減少因所述第一板體30相對於所述第二板體40旋轉導致所述導線51扭結。
在本實施例中，所述第一電路板32及所述第二電路板41是陶瓷電路板，在其它實施例中，所述第一電路板32、所述第二電路板41可以是其它材質的印刷電路板、柔性電路板、軟硬結合板中的任意一種或多種。所述連接部50還可以是柔性電路板。
在本實施例中，所述承載板31用於承載所述第一電路板32和/或所述第二電路板41，強化所述第一板體30和/或所述第二板體40的抗彎折能力，所述承載板31的材料可以是塑膠，比如，如聚對苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Glycol Terephthalate，PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate，PMMA)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、聚醯亞胺(Polyimide，PI)中的至少一種。在其它實施例中，所述承載板31的材料也可以是金屬，比如鐵、鋁等。
在本實施例中，所述鐳射光源321為垂直腔面發射雷射器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL)、邊發射雷射器(edge-emitting laser，EEL)中的任意一種。
請參見圖5，本發明提供的深度相機200，包括上述任意一種實施方式的結構光投射模組100、與結構光投射模組100對應的投射窗口201、一圖像採集器202和與圖像採集器202對應的採集窗口203。結構光投射模組100用於藉由所述投射視窗201向目標空間投射結構光，圖像採集器202用於藉由所述採集視窗203採集從所述目標空間反射的鐳射圖案。在本實施例中，所述結構光投射模組100投射的鐳射為紅外鐳射，圖像採集器202為紅外攝像頭。
在本實施例中，所述深度相機200還包括處理器204，所述處理器204用於控制所述鐳射光源321發射鐳射、及控制所述圖像採集器202採集從所述目標空間反射的鐳射圖案。同時，所述處理器204還可以依據所述透明導電膜27回饋的電信號及安全標準及時調整從所述鐳射光源321發射的鐳射強度或關閉鐳射發射。
請參閱圖6，本發明實施方式的電子裝置300包括上述任意一種實施方式的深度相機200和殼體301。電子裝置300可以是手機、平板電腦、手提電腦、遊戲機、頭顯設備、門禁系統、櫃員機等，在此不作限制。所述深度相機200設置在殼體301內並從所述殼體301暴露以能夠發射結構光及結構從目標空間反射會的鐳射。同時，所述殼體301可以給深度相機200提供防塵、防水、防摔等保護。
本發明藉由在結構光投射模組藉由增加一個可旋轉的驅動件，實現用一個光學元件朝多個方向投射鐳射，從而避免了使用多個光學元件，有利於減少結構光學投射模組的整體尺寸，同時，本發明提供的結構光投射模組具有結構簡單、製造成本低的特點。
另外，本技術領域的普通技術人員應當認識到，以上的實施方式僅是用來說明本發明，而並非用作為對本發明的限定，只要在本發明的實質精神範圍之內，對以上實施例所作的適當改變和變化都落在本發明要求保護的範圍之內。
100:結構光投射模組 10:驅動件 11:轉軸 111:端面 1111:收容槽 20:光學元件 21:座體 211:凸柱體 212:導電層 23:準直元件 25:光學繞射元件 27:透明導電膜 30:第一板體 31:承載板 32:第一電路板 321:鐳射光源 40:第二板體 41:第二電路板 411:連接器 50:連接部 51:導線 511:端部 200:深度相機 201:投射窗口 202:圖像採集器 203:採集窗口 204:處理器 300:電子裝置 301:殼體
圖1為本發明實施例提供的結構光投射模組的示意圖。
圖2為圖1所示結構光投射模組另一角度的示意圖。
圖3為圖1所示結構光投射模組的分解圖。
圖4為圖1所示結構光投射模組沿線IV-IV的剖面示意圖。
圖5為本發明實施例提供的深度相機的示意圖。
圖6為本發明實施例提供的電子裝置的示意圖。
100:結構光投射模組
10:驅動件
20:光學元件
21:座體
212:導電層
30:第一板體
40:第二板體
50:連接部

Claims (10)

  1. 一種結構光投射模組，其中，包括一驅動件，連接所述驅動件的一光學元件，所述驅動件用於驅動所述光學元件旋轉，所述光學元件用於投射鐳射。
  2. 如請求項第1項所述之結構光投射模組，其中，所述光學元件包括一座體，所述座體朝向所述驅動件的一側凸出形成有一凸柱體，所述凸柱體為非旋轉體； 所述驅動件包括與所述凸柱體相對應的一轉軸，所述轉軸用於輸出所述驅動件的旋轉動力，且所述轉軸包括朝向所述凸柱體的一端面，所述端面向內凹陷形成有一收容槽，所述凸柱體收容於所述收容槽內使得所述驅動件與所述座體相連接。
  3. 如請求項第2項所述之結構光投射模組，其中，所述結構光投射模組還包括一第一板體，所述第一板體的一側固定所述座體，所述第一板體包括一承載板及設於所述承載板上的一第一電路板，所述第一電路板包括一鐳射光源，所述鐳射光源用於產生鐳射。
  4. 如請求項第3項所述之結構光投射模組，其中，所述光學元件還包括從所述鐳射光源一側向物體一側依次設置的一準直元件及一光學繞射元件，且所述準直元件及所述光學繞射元件依次收容於所述座體內，所述準直元件用於將從所述鐳射光源發射的發散鐳射光線變成平行的鐳射光線，所述光學繞射元件用於將從所述準直元件射出的平行的鐳射光線進行繞射。
  5. 如請求項第4項所述之結構光投射模組，其中，所述光學元件還包括設於所述光學繞射元件的遠離所述鐳射光源的一透明導電膜，所述透明導電膜具有電阻屬性，且所述透明導電膜的電阻的大小隨著透過其結構光的強弱發生改變，所述透明導電膜電性連接所述第一電路板。
  6. 如請求項第5項所述之結構光投射模組，其中，所述座體還包括設於其外表面的導電層，所述導電層的一端與所述透明導電膜電性連接，另一端與所述第一電路板電性連接。
  7. 如請求項第3項所述之結構光投射模組，其中，所述結構光投射模組還包括一第二板體及撓性連接所述第二板體及所述第一板體的一連接部，所述第二板體包括另一承載板及設於所述另一承載板上的一第二電路板，所述第二電路板與所述承載板相背的一側設有一連接器，所述連接器用於將所述結構光投射模組與外部電路電性連接，所述連接部包括至少一導線，所述導線的兩個端部分別與所述第一電路板、所述第二電路板電性連接，所述導線除端部以外的部分纏繞在所述轉軸外。
  8. 一種深度相機，其中，包括如請求項第1項至第7項任意一項所述之結構光投射模組、與結構光投射模組對應的投射視窗、一圖像採集器和與所述圖像採集器對應的採集視窗，所述結構光投射模組用於藉由所述投射視窗向目標空間投射結構光，所述圖像採集器用於藉由所述採集視窗採集從所述目標空間反射的鐳射圖案。
  9. 如請求項第8項所述之深度相機，其中，所述深度相機還包括處理器，所述處理器用於控制所述鐳射光源發射鐳射、及控制所述圖像採集器採集從所述目標空間反射的鐳射圖案，同時，所述處理器還用於依據所述透明導電膜回饋的電信號及安全標準及時調整從所述鐳射光源發射的鐳射強度或關閉鐳射發射。
  10. 一種電子裝置，其中，包括如請求項第8所述之深度相機和一殼體，所述深度相機設置在殼體內並從所述殼體露出。
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